解决全球问题的摩擦学测试
发布时间 : 2022/05/10 阅读次数 : 83 推荐产品 :

解决全球问题的摩擦学测试

 

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您能否简要介绍一下摩擦学测试及其在全球问题中的重要性?

 

实验室中任何可以测量运动部件摩擦力或磨损的科学仪器都可以称为摩擦学测试仪。此类仪器的更大目标是再现真实或现场条件下运行材料的摩擦和磨损机制。 1927 Pin on V 块测试仪器发明后,开始了摩擦学测试的系统方法,随之又开发了几种标准化的测试方法。

 

摩擦学测试仪器分为标准仪器和定制仪器两大类。标准测试仪器符合 ASTMISODINCECIP 等组织规定主要侧重于测试结果可重复性和再现性的仪器设计和实验方法。标准测试方法并非旨在重现实际/现场操作过程中经历的操作参数和磨损机制。使用定制仪器克服了标准测试仪器的这一缺点。

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最近,大众汽车排放问题和强生公司的髋关节置换召回事件表明,测试协议存在故意作弊或测试结果被完全忽略,这将花费数十亿美元。 尽管摩擦学并不是这些问题背后的唯一原因,但它强调了测试的重要性及其对我们的影响。

 

相信摩擦学测试将确保产品符合行业标准,从而保护我们的环境并提高整体安全性。 存在三个关键的全球问题:气候变化、可再生能源和健康老龄化,可以通过技术先进的测试仪器实现最佳研究实践来解决这些问题。

 

 

摩擦学测试如何影响气候变化?

 

运输和采矿是产生导致气候变化的温室气体的两个关于人类活动的例子。二氧化碳、氮氧化物和硫氧化物是在使用汽车、卡车、公共汽车或在采矿中进行钻孔、研磨和挖掘时产生的一些废气。重要的是,燃料中的大部分能量会因摩擦而损失,例如重型车辆(卡车和公共汽车)中燃料总能量的 33% 用于减少运动部件之间的摩擦(来源: Kenneth Holmberg,芬兰 VTT)。因此,摩擦是这个拯救地球故事中的反派。然而,摩擦学研究表明,可以使用材料科学领域的尖端技术来控制摩擦。由于这项对摩擦的研究,二氧化碳排放量的净减少是可能的,如图 1 所示,这表明摩擦和磨损与气候变化直接相关。


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1. 材料的摩擦和磨损与碳排放有关。

 


摩擦学测试的作用是筛选减摩材料并确定运输和采矿中最合适的候选材料,其结果见表 1

 


1. Ducom 摩擦学测试仪器和相关标准,用于研究减少摩擦和磨损的材料。

 

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摩擦学测试如何影响可再生能源? 

 

大约 20% 的全球能源需求由可再生能源满足。 如图 2 所示,2016 年可再生能源总产量为 2017 吉瓦,其中太阳能光伏(PV)和风能的份额分别为 303 吉瓦和 487 吉瓦。 太阳能光伏和风力涡轮机的效率很大程度上取决于它们抵抗风化雨和沙尘暴的能力。


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2. 2016 年产生的不同可再生能源来源。


安装在沙漠地区的太阳能电池板暴露在沙粒中。这些颗粒撞击会损坏保护光伏 (PV) 的玻璃面板,这个过程称为固体颗粒侵蚀。玻璃面板的腐蚀导致漫反射并降低 36% 的光透射率(Bouzid 等人,J. Eur. Ceram. Soc.200020481488)。

 

这对太阳能来说是一个重大打击,因为转换率已经很低,只有 20%。正在开发几种类型的抗腐蚀涂层,以抵抗颗粒冲击并将光学传输率提高到 100%Ducom Air Jet Erosion Tester 在实验室中用于重现沙漠中的固体颗粒动力学和相关的侵蚀机制。该测试方法用于选择可以优化太阳能发电效率的保护涂层。

 

同样,风力涡轮机叶片的边缘会因雨滴的冲击而损坏,这一过程称为水滴侵蚀。叶片边缘可能会出现小凹坑和分层,这反过来会降低风电场的空气动力学效率。 Sareen 等人的一项研究。 al., (Wind Energy, 17, 2014) 表明涡轮叶片的腐蚀可导致高达 392 MWh/y 的功率损失。 Ducom 水滴侵蚀测试仪可用于实验室模拟现场运行参数(雨滴大小、水滴速度、冲击角度、降雨率等),以测试用于保护涡轮叶片的抗侵蚀涂层。值得一提的是,Ducom 侵蚀测试仪在提高太阳能和风能发电效率方面发挥着关键作用。

 

摩擦学测试如何影响健康老龄化? 


由于多项拯救生命的医疗创新,平均预期寿命正在增加,但寿命更长并不一定与更健康的生活相关。 健康老龄化的一个基本概念是在老龄化过程中提供更好的生活质量。 一些影响生活质量的因素来自与生物材料相关的感染;干燥综合征——口腔、眼睛和关节的干燥以及消费者护理产品的质量。 在这些情况下,摩擦和磨损起着重要作用,生物材料的磨损是导致植入物失效的主要问题。 无法维持口腔和眼睛的自然润滑会导致干燥综合征患者的社交生活不佳,使用消费品后的皮肤刺激也与高摩擦和有限的感官知觉有关。


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在这方面,摩擦学测试的责任是双重的;需要模拟实验室中的生理操作条件以及提供高水平的可重复性和可再现性测试结果。这些测试仪器用于筛选和选择耐磨生物材料,超低摩擦生理 润滑剂和皮肤接触材料反过来可以改善感官知觉。

 

我们不断与生物材料研究领域的主要意见领袖进行讨论,这些讨论帮助我们开发了两种摩擦学测试仪器:Ducom BioTribometer  Ducom UniTest Ducom BioTribometer(符合与牙科和骨科相关的 ASTM 测试标准)用于筛选低磨损生物材料,如 UHMWPETiAVTiNbN 涂层、DLC 涂层、ZrOAl OStellite 等。 Ducom Unitest 带有 MicroForce 头是一种超低力测试仪器,可以模拟眼睑和角膜之间的接触压力(~ 10 kPa),用于开发更好的隐形眼镜和合成生理润滑剂。

 

DUCOM 如何从您所在领域的其他公司中脱颖而出? 

 

Ducom Instruments 创立于1978 年。 我们在摩擦学领域已有 40 年的历史。 今天,我们在 25 个国家/地区拥有超过 1500 台设备,我们通过位于荷兰、美国、印度和马来西亚的全球中心为全球客户和销售合作伙伴提供服务。 我们将这一成功归功于创始人 Dube 先生的哲学,他明确指出销售只是达到目的的一种手段,目的是为我们的客户创造价值。 我们继续遵循他的哲学,这让我们 以以客户为中心的方式占领市场。 我们的方法与我们在相同业务中看到的竞争对手的方法非常不同,我们的客户可以从我们的方法中获得长期利益。

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我们的产品创造方法是
““Not All in One but One for All””——一个提供不同摩擦学测试仪器的单一来源,可解决从 1200 °C 发动机叶片腐蚀到 10 °C 隐形眼镜摩擦行为等广泛问题
因为我们认为一体化方法仅部分涵盖了多种摩擦学测试仪器的功能,因此产生的结果不太令人满意,并增加了机会成本并降低了研究吞吐量。


此外,我们的售后服务是独一无二的,我们提供全面的支持,增加客户摩擦学测试仪器的价值。作为中小企业,我们有能力花费优质资源来保障客户的幸福,我们宁愿追求客户的满意,也不愿追求转瞬即逝的利润。

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DUCOM 一起前进的计划是什么? 

 

我们认为,摩擦学测试仪器应具有最少的人机交互,以实现高研究吞吐量。在这方面,吕勒奥大学的杜康高温摩擦仪就是一个很好的例子。该测试仪器经过编程,可自动安装样品,加热至 1000 ̊C,并根据预设的操作参数运行 100 次摩擦和磨损测试。另一个这样的例子是我们的新型 Ducom 四球测试仪 - FBT3 允许用户进行 5 8 次磨损预防测试,而传统的四球测试仪每天只能进行 2 4 次磨损预防测试。 除了提高测量次数外,我们还专注于可以帮助科学家理解和分析已生成数据的技术,我们的座右铭是测量、理解和分析。 我们正在尽最大努力在不显着改变价格结构的情况下执行上述所有操作。我们已将大量资源投入到成本工程中,以使我们在工业和研究领域的所有潜在客户都能负担得起。


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